通訊用三維光子晶體組件不再遙遠(yuǎn)

 為了配合通訊上的應(yīng)用，日本京都(Kyoto)大學(xué)的科學(xué)家制造出操作波長(zhǎng)為1.55微米的三維光子晶體。該人造晶體主要是以砷化鎵(gallium arsenide)為材料，中央為一層磷砷化銦鎵發(fā)光層。這項(xiàng)成果是整合半導(dǎo)體光電特性上的一項(xiàng)突破，將有助于發(fā)展高品質(zhì)的光通訊組件。

　　光子晶體具類(lèi)似半導(dǎo)體晶體的周期性結(jié)構(gòu)，不過(guò)其周期要大上許多倍，因此是靠周期性介電分布來(lái)散射波長(zhǎng)相近的電磁波，形成類(lèi)似半導(dǎo)體電子能帶的光子能帶結(jié)構(gòu)。由于波長(zhǎng)位于能隙的電磁波無(wú)法在光子晶體內(nèi)傳遞，因此可以用來(lái)導(dǎo)光或改變發(fā)光體的自發(fā)輻射。

　　這個(gè)由Susumu Noda領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，目標(biāo)是要發(fā)展出類(lèi)似電子半導(dǎo)體的全光子半導(dǎo)體(full photonic semiconductor)。該計(jì)劃已經(jīng)達(dá)成兩項(xiàng)成果：具備在光子晶體內(nèi)任意位置制造缺陷的能力(類(lèi)似半導(dǎo)體摻雜)，以及將發(fā)光組件并入光子晶體結(jié)構(gòu)中。研究人員在三維光子晶體制造的缺陷范圍由3.77×3.60至0.44×0.60微米，波長(zhǎng)1.55微米的光由于對(duì)應(yīng)到周遭光子晶體的能隙，因此無(wú)法傳遞，只能被局限在缺陷附近，因此可以達(dá)成高Q質(zhì)的發(fā)光。較大的缺陷得到的發(fā)光頻譜包含許多光學(xué)模態(tài)，而最小的缺陷對(duì)應(yīng)的頻寬只含有一個(gè)模態(tài)，其行為近乎完美的發(fā)光體。研究小組表示，理論仿真的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相當(dāng)穩(wěn)合。

　　許多光子晶體方面的研究都是針對(duì)二維系統(tǒng)，主要是因?yàn)橐韵冗M(jìn)的微影術(shù)制造起來(lái)較容易，然而代價(jià)是得犧牲部份光學(xué)品質(zhì)。在二維光子晶體中，隨著缺陷尺寸減小，Q 質(zhì)有降低的趨勢(shì)，而在Noda的三維系統(tǒng)中，情形正好相反。

摘自 光纖新聞網(wǎng)